DMPKの発現と局在

DM病理とDMPK遺伝子の拡張トリヌクレオチドリピートとの関係を初めて理解するための努力には、患者組織におけるDMPK mRNAレベルの分析が含まれます。これらの研究のほとんどは、DM1変異が総DMPK mRNAの減少を引き起こすことを発見しました。mRNAデータに基づいて、DM患者の心臓と心臓のDMPKタンパク質含量が低い骨格筋が見つかりました。DM1患者の骨格筋では、DMPK濃度が約50%に減少し、タンパク質の減少はCTGリピート長とは独立しているようでした。これらの研究は、不十分なハプロタイプ機能が病気の発現の潜在的なメカニズムであることを示しており、変異アレルのDMPK発現は大幅に減少し、影響を受けていないアレルの正常な発現も大幅に減少しています。DMPK組織の発現パターンに関しては、in situハイブリダイゼーション分析により、DMPK mRNAが骨格筋、心臓、平滑筋、骨、精巣、下垂体、脳、目、皮膚、胸腺、肺、腸上皮、軟骨、肝臓を含む一連の成体マウス組織で発現していることが示されました。卵巣、膵臓、腎臓ではDMPK mRNAは検出されませんでした。発生中のマウス胚では、DMPK mRNAは主に肺と腸の骨格構造、心筋のすべての主要な筋肉、筋肉、平滑筋で検出されます。

DMPKの構造と活性

DMPKを含む系統樹には、元々RhoAによって誘導されるストレスファイバーと焦点プラークの作用を介してミオシン軽鎖（MLC）の形成を仲介するものとして記述されたROCK（Rhoキナーゼとも呼ばれる）が含まれています。細胞分裂制御タンパク質42（Cdc42）結合キナーゼ（MRCK）およびグレープフルーツキナーゼはDMPKに関連しています。通常、これらのキナーゼは、アミノ末端キナーゼドメインの後にコイルコイル形成領域とカルボキシ末端に別の機能的モチーフを持っています。

DMPKのターゲット

DMPKは、リン酸受容体部位の上流にアルギニン残基（セリンまたはスレオニン）を持ち、その後に疎水性残基（ロイシンまたはバリン）が続き、さらにアルギニンのペプチド基が続くことを好みます。このコンセンサスモチーフ -RxxS/TL/VR- は、上流および下流に基本残基を持つPKCに似ており、CaMK IIおよびホスホリラーゼキナーゼに類似しており、下流の疎水性残基を好みます。したがって、DMPKのリン酸化モチーフは重複しているように見えますが、以前に記述されたキナーゼクラスとは異なります。約35の合成ペプチドのライブラリをスクリーニングした結果、最適なDMPK基質配列は、リン酸受容体のN末端の異なる位置に3〜4のアルギニン（またはリジン）残基を含むべきであることが示されました。両方の研究は、Ser/Thrリン酸受容体の-2位置に正に帯電したアミノ酸を持ち、+1位置に疎水性残基を持つ最小のDMPK基質コンセンサスモチーフを特定しました。

DMPKの機能

1. 骨格筋の完全性

DMPKは主に骨格筋と心筋で発現しています。骨格筋では、DMPK遺伝子は保存されたMyoD応答Eボックスを持つ第1イントロンのエンハンサー要素と連携する低レベルのプロモーターを含んでいます。L6E9およびC2C12筋細胞では、DMPKの発現は典型的な筋生成経路（すなわち、ホスファチジルイノシトール3キナーゼ、核因子B、一酸化窒素合成酵素、p38ミトジェン活性化プロテインキナーゼ）を介して上方制御され、DMPKの機能的重要性を支持しています。

2. ミオシンホスファターゼターゲットサブユニット

DMPKは、Rhoキナーゼと同様の方法で、in vitroでミオシンホスファターゼターゲットサブユニット（MYPT1）のC末端ドメインをリン酸化し、このリン酸化はMYPT1のホスファターゼ活性を抑制します。ミオシンホスファターゼの抑制の結果は、ミオシン軽鎖リン酸化のレベルを増加させ、平滑筋におけるCa2+感作および非筋細胞における細胞骨格の再編成（ストレスファイバーおよび焦点接着の増加）を引き起こします。DMPKノックアウトおよびDMPK過剰発現マウスにおけるMYPT1のリン酸化状態と活性に関するさらなる研究は、細胞骨格再編成におけるDMPKの役割を理解するのに役立つかもしれません。

3. 細胞代謝

DMPKは筋肉で高く発現しており、これはインスリン依存性のグルコース代謝調節の主要なターゲット組織です[68]。最近、dmpk−/−マウスは心臓および骨格筋においてインスリン感受性が低下しているが、DMPKが検出されない脂肪組織および肝臓では正常なインスリンシグナル伝達を示すことを示しました[69]。Dmpk−/−マウスは、筋肉におけるインスリン誘導のグルコース取り込みおよびGLUT4の移動が障害されています。dmpk−/−マウスにおける代謝の変化は、グルコース不耐症および給餌マウスにおける循環インスリンおよび脂質レベルの増加に反映されています。DM1患者に見られるように、dmpk−/−マウスはグルコース耐性試験において野生型マウスよりも高い血漿インスリン濃度を示します。

参考文献

1. Kaliman P; et al. Myotonic dystrophy protein kinase (DMPK) and its role in the pathogenesis of myotonic dystrophy 1. Cellular Signalling, 2008, 20(11):1935-1941.